离心式压缩机讲义Word下载.docx
《离心式压缩机讲义Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《离心式压缩机讲义Word下载.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
轴功率处于10~100KW
中型压缩机
轴功率处于100~1000KW
大型压缩机
轴功率处于1000KW以上
按吸入气体的流量分
小流量压缩机
流量小于100Nm3/min
中流量压缩机
流量处于100~1000Nm3/min
大流量压缩机
流量大于1000Nm3/min
按结构特点分
水平剖分型
垂直剖分型
第二章离心压缩机的工作原理及结构
一、工作原理
汽轮机（或电动机）带动压缩机主轴叶轮转动，在离心力作用下，气体被甩到工作轮后面的扩压器中去。
而在工作轮中间形成稀薄地带，前面的气体从工作轮中间的进汽部份进入叶轮，由于工作轮不断旋转，气体能连续不断地被甩出去，从而保持了气压机中气体的连续流动。
气体因离心作用增加了压力，还可以很大的速度离开工作轮，气体经扩压器逐渐降低了速度，动能转变为静压能，进一步增加了压力。
如果一个工作叶轮得到的压力还不够，可通过使多级叶轮串联起来工作的办法来达到对出口压力的要求。
级间的串联通过弯通，回流器来实现。
这就是离心式压缩机的工作原理。
二、基本结构
离心式压缩机由转子及定子两大部分组成，结构如图6-1所示。
转子包括转轴，固定在轴上的叶轮、轴套、平衡盘、推力盘及联轴节等零部件。
定子则有气缸，定位于缸体上的各种隔板以及轴承等零部件。
在转子与定子之间需要密封气体之处还设有密封元件。
各个部件的作用介绍如下。
1、叶轮
叶轮是离心式压缩机中最重要的一个部件，驱动机的机械功即通过此高速回转的叶轮对气体作功而使气体获得能量，它是压缩机中唯一的作功部件，亦称工作轮。
叶轮一般是由轮盖、轮盘和叶片组成的闭式叶轮，也有没有轮盖的半开式叶轮。
水平剖分型离心式压缩机
1.吸入室2.叶轮3.扩压器4.弯道5.回流器6.蜗壳7、8.轴端密封9.支持轴承10.止推轴承11.卡环
12.机壳13.端盖14.螺栓15.推力盘16.主轴17.联轴器18轮盖密封19.隔板密封20.隔板
垂直剖分型离心式压缩机纵剖面结构图.
2、主轴
主轴是起支持旋转零件及传递扭矩作用的。
根据其结构形式。
有阶梯轴及光轴两种，光轴有形状简单，加工方便的特点。
3、平衡盘
在多级离心式压缩机中因每级叶轮两侧的气体作用力大小不等，使转子受到一个指向低压端的合力，这个合力即称为轴向力。
轴向力对于压缩机的正常运行是有害的，容易引起止推轴承损坏，使转子向一端窜动，导致动件偏移与固定元件之间失去正确的相对位置，情况严重时，转子可能与固定部件碰撞造成事故。
平衡盘是利用它两边气体压力差来平衡轴向力的零件。
它的一侧压力是末级叶轮盘侧间隙中的压力，另一侧通向大气或进气管，通常平衡盘只平衡一部分轴向力，剩余轴向力由止推轴承承受，在平衡盘的外缘需安装气封，用来防止气体漏出，保持两侧的差压。
轴向力的平衡也可以通过叶轮的两面进气和叶轮反向安装来平衡。
4、推力盘
由于平衡盘只平衡部分轴向力，其余轴向力通过推力盘传给止推轴承上的止推块，构成力的平衡，推力盘与推力块的接触表面，应做得很光滑，在两者的间隙内要充满合适的润滑油，在正常操作下推力块不致磨损，在离心压缩机起动时，转子会向另一端窜动，为保证转子应有的正常位置，转子需要两面止推定位，其原因是压缩机起动时，各级的气体还未建立，平衡盘二侧的压差还不存在，只要气体流动，转子便会沿着与正常轴向力相反的方向窜动，因此要求转子双面止推，以防止造成事故。
5、联轴器
由于离心压缩机具有高速回转、大功率以及运转时难免有一定振动的特点，所用的联轴器既要能够传递大扭矩，又要允许径向及轴向有少许位移，联轴器分齿型联轴器和膜片联轴器，目前常用的都是膜片式联轴器，该联轴器不需要润滑剂，制造容易。
6、机壳
机壳也称气缸，对中低压离心式压缩机，一般采用水平中分面机壳，利于装配，上下机壳由定位销定位，即用螺栓连接。
对于高压离心式压缩机，则采用圆筒形锻钢机壳，以承受高压。
这种结构的端盖是用螺栓和筒型机壳连接的。
7、扩压器
气体从叶轮流出时，它仍具有较高的流动速度。
为了充分利用这部分速度能，以提高气体的压力，在叶轮后面设置了流通面积逐渐扩大的扩压器。
扩压器一般有无叶、叶片、直壁形扩压器等多种形式。
8、弯道
在多级离心式压缩机中级与级之间，气体必须拐弯，就采用弯道，弯道是由机壳和隔板构成的弯环形空间。
9、回流器
在弯道后面连接的通道就是回流器，回流器的作用是使气流按所需的方向均匀地进入下一级，它由隔板和导流叶片组成。
导流叶片通常是圆弧的，可以和气缸铸成一体也可以分开制造，然后用螺栓连接在一起。
10、蜗壳
蜗壳的主要目的，是把扩压器后，或叶轮后流出的气体汇集起来引出机器，蜗壳的截面形状有圆形、犁形、梯形和矩形。
11、密封
为了减少通过转子与固定元件间的间隙的漏气量，常装有密封。
密封分内密封，外密封两种。
内密封的作用是防止气体在级间倒流，如轮盖处的轮盖密封，隔板和转子间的隔板密封。
外密封是为了减少和杜绝机器内部的气体向外泄露，或外界空气窜入机器内部而设置的，如机器端的密封。
离心压缩机中密封种类很多，常用的有以下几种：
1）迷宫密封
迷宫密封目前是离心压缩机用得较为普遍的密封装置，用于压缩机的外密封和内密封。
迷宫密封的气体流动（见图6-2），当气体流过梳齿形迷宫密封片的间隙时，气体经历了一个膨胀过程，压力从P1降至右端的P2，这种膨胀过程是逐步完成的，当气体从密封片的间隙进入密封腔时，由于截面积的突然扩大，气流形成很强的旋涡，使得速度几乎完全消失，密封面两侧的气体存在着压差，密封腔内的压力和间隙处的压力一样，按照气体膨胀的规律来看，随着气体压力的下降，速度应该增加，温度应该下降，但是由于气体在狭小缝隙内的流动是属于节流性质的，此时气体由于压降而获得的动能在密封腔中完全损失掉，而转化为无用的热能，这部分热能转过来又加热气体，从
图6-2迷宫密封的气体流动图
而使得瞬间刚刚随着压力降落下去的温度又上升起
来，恢复到压力没有降低时的温度，气流经过随后的每一个密封片和空腔就重复一次上面的过程，一直到压力P2为止。
由此可见迷宫密封是利用节流原理，当气体每经过一个齿片，压力就有一次下降，经过一定数量的齿片后就有较大的压降，实质上迷宫密封就是给气体的流动以压差阻力，从而减小气体的通过量。
常用的迷宫密封用的较多的有以下几种。
平滑形见图6-3，轴作成光轴，密封体上车有梳齿或者镶嵌有齿片，结构简单。
图6-3平滑形迷宫密封
曲折形见图6-4，为了增加每个齿片的节流降压效果，发展了曲折型的迷宫密封，密封效果比平滑形好。
图6-4曲折形迷宫密封
台阶形见图6-5，这种型式的密封效果也优于平滑形，常用于叶轮轮盖的密封，一般有3~5个密封齿。
2）油膜密封，即浮环密封
图6-5台阶形迷宫密封
浮环密封的原理是靠高压密封在浮环与轴套间形成的膜，产生节流降压，阻止高压侧气体流向低压侧，浮环密封既能在环与轴的间隙中形成油膜，环本身又能自由径向浮动。
靠高压侧的环叫高压环，低压侧的环叫低压环，这些环可以自由沿径向浮动，但不能转动，密封油压力通常比工艺气压力高0.5Kg/cm2左右进入密封室，一路经高压环和轴之间的间隙流向高压侧，在间隙中形成油膜，将高压气封住，另一路则由低压环与轴之间的间隙流出，回到油箱，通常低压环有好几只，从而达到密封的目的。
浮环密封用钢制成，端面镀锡青铜，环的内侧浇有巴氏合金，以防轴与油环的短时间的接触，巴氏合金作为耐磨材料。
浮环密封可以做到完全不泄露，被广泛地用作压缩机的轴封装置。
3）机械密封
机械密封装置有时用于小型压缩机轴封上，压缩机用的机械密封与一般泵用的机械密封的不同点，主要是转速高，线速度大，PV值高，摩擦热大和动平衡要求高等。
因此，在结构上一般将弹簧及其加荷装置设计成静止式而且转动零件的几何形状力求对称，传动方式不用销子、链等，以减少不平衡质量所引起的离心力的影响，同时从摩擦件和端面比压来看，尽可能采取双端面部分平衡型，其端面宽度要小，摩擦副材料的摩擦系数低，同时还应加强冷却和润滑，以便迅速导出密封面的摩擦热。
4）干气密封
随着流体动压机械密封技术的不断完善和发展，其重要的一种密封型式螺旋槽面气体动压密封即干气密封在石化行业得到了广泛的应用。
相对于封油浮环密封干气密封具有较多的优点：
运行稳定可靠易操作，辅助系统少，大大降低了操作人员维护的工作量，密封消耗的只是少量的氮气，既节能又环保。
干气密封原理
当端面外侧开设有流体动压槽的动环旋转时，流体动压槽把外径侧（称之为上游侧）的高压隔离气体泵入密封端面之间，由外径至槽径处气膜压力逐渐增加，而自槽径至内径处气膜压力逐渐下降，因端面膜压增加使所形成的开启力大于作用在密封环上的闭合力，在摩擦副之间形成很薄的一层气膜从而使密封工作在非接触状态下。
所形成的气膜完全阻塞了相对低压的密封介质泄漏通道，实现了密封介质的零泄漏或零逸出。
图6-6干气密封
1.静环支持架2.弹簧3.静环4.动环5.O型圈6.防转销
图6-7螺旋槽动环密封面
12、轴承
离心式压缩机有径向轴承和推力轴承。
径向轴承为滑动轴承，它的作用是支持转子使之高速运转，止推轴承则承受转子上剩余轴向力，限制转子的轴向窜动，保持转子在气缸中的轴向位置。
1）径向轴承
径向轴承主要有轴承座、轴承盖、上下两半轴瓦等组成。
轴承座：
是用来放置轴瓦的，可以与气缸铸在一起，也可以单独铸成后支持在机座上，转子加给轴承的作用力最终都要通过它直接或间接地传给机座和基础。
轴承盖：
盖在轴瓦上，并与轴瓦保持一定的紧力，以防止轴承跳动，轴承盖用螺栓紧固在轴承座上。
轴瓦：
用来直接支承轴颈，轴瓦圆表面浇巴氏合金，由于其减摩性好，塑性高，易于浇注和跑合，在离心压缩机中广泛采用。
在实际中，为了装卸方便，轴瓦通常是制成上下两半，并用螺栓紧固，目前使用巴氏合金厚度通常在1~2mm。
轴瓦在轴承座中的放置有两种：
一种是轴瓦固定不动，另一种是活动的，即在轴瓦背面有一个球面，可以在运动中随着主轴挠度的变化自动调节轴瓦的位置，使轴瓦沿整个长度方向受力均匀。
润滑油从轴承侧表面的油孔进入轴承，在进入轴承的油路上，安装一个节流孔板，借助于节流孔板直径的改变，就可以调节进入轴承油量的多少，在轴瓦的上半部内有环状油槽，这样使得润滑油能更好地循环，并对轴颈进行冷却。
2）推力轴承
推力轴承与径向轴承一样，也是分上下两半，中分面有定位销，并用螺栓连接，球面壳体与球面座间用定位套筒，防止相对转动，由于是球面支承或可根据轴挠曲程度而自动调节，推力轴承与推力盘一起作用，安装在轴上的推力盘随着轴转动，把轴传来的推力压在若干块静止的推力块上，在推力块工作面上也浇铸一层巴氏合金，推力块厚度误差小于0.01~0.02mm。
离心压缩机中广泛采用米切尔式推力轴承和金斯泊雷式轴承
离心压缩机在正常工作时，轴向力总是指向低压端，承受这个轴向力的推力块称为主推力块。
在压缩机起动时，由于气流的冲力方向指向高压端，这个力使轴向高压端窜动，为了防止轴向高压端窜动，设置了另外的推力块，这种推力块在主推力块的对面，称为副推力块。
推力盘与推力块之间留有一定的间隙，以利于油膜的形成，此间隙一般在0.25~0.35mm以内,最主要的是间隙的最大值应当小于固定元件与转动元件之间的最小轴向间隙,这样才能避免动、静件相碰。
润滑油从球面下部进油口进入球面壳体，再分两路，一路经中分面进入径向轴承，另一路经两组斜孔通向推力轴承，进推力轴承的油一部分进入主推力块，另一部分进入副推力块。
三、离心式压缩机的油路系统
压缩机的轴承、增速器的齿轮、以及联轴器和电机的轴承等，均需要用油润滑和冷却。
因此，油路系统对整个压缩机的安全运行具有重要的意义。
离心式压缩机的油路系统一般分为：
一个为轴承、增速机的润滑系统；
另一个为机壳两端密封系统。
四、气量调节
压缩机在官网中工作时，工作气量决定于工作点，而工作点是机
性能曲线和管路性能曲线的交点，因此气量调节的实质就是改变工作
点。
常用的调节方法有：
压缩机出口节流法、压缩机进口节流法、改
变压缩机的转速和转动进口导叶等方法。
第三章、离心式样压缩机的安装
第一节安装前的准备
一、技术资料的准备
1技术资料的准备，其中包括：
重要零部件材质合格证书；
随机管材、管件、阀门等质量证书；
机壳及辅属设备水压试验记录；
转子制造质量检验证书；
转子动平衡及超速试验记录；
机器装配记录和试运转记录。
2机组安装平面、立体布置图、基础图、装配图、系统图及配管图，安装、使用、维修说明书。
3机组装箱清单
4有关的规范、技术要求、施工方案
5施工前必虚组织图纸会审及技术交底，并有相应记录
二、机组的运输、吊装、验收及保管
1机组的运输和吊装应执行有关规范。
找准设备重心，作业过程中应使机器主要零部件保持水平状态。
2机器及零部件吊装，运输时，不得将钢丝绳、索具直接绑扎在经机加工的面上，绑扎部位应适当衬垫，或将吊具包裹，并严禁撞击。
3吊装机器转子时应用专用工具。
对自制吊装工具应进行200%的工作负荷试验，时间不得少于1小时。
4机组开箱验收及安装期间的保管，应按《化工机器安装施工及验收规范》有关规定执行。
5精密零部件应按技术文件要求存放在适宜库房的货架上。
6随机技术资料、专用工具及计量器具，应清点造册，妥善保管，保证使用需要。
三、基础验收及处理
1.基础使用前必须办理中间交接证书，基础移交是必须必须提供质量合格证书及中心、标高、外形尺寸记录；
设计要求提供基础沉降观测点位置及格沉降观测记录，硬满足要求。
2.按土建基础图和技术文件，对基础的外形尺寸，坐标位置进行复查。
基础中心线、标高应清晰，不得有裂纹、蜂窝、空洞、露筋等缺陷。
3.需要二次灌浆的基础表面，应铲出麻面，麻面深度不得小于10mm,密度一每平方分米内3~5点为宜，表面不得有疏松或油污。
放置垫铁处的基础应铲平，起水平度偏差不应大于0。
5mm/m，与垫铁应接触均匀，其接触面不应小于50%。
若需预埋垫铁，应在其放垫铁处的基础面铲出凹坑，用高于基础标号的水泥沙浆埋设平碉铁，其表面水平度不应大于0。
5mm/m。
标高偏差不应大于2mm，沙浆层高度不小于40mm.
4．锚板与基础表面应均匀接触，接触面积不得小于50%。
5．落栓预留孔内的碎石、泥土、积水等必须清除干净。
四、地脚螺栓和垫铁
地脚螺栓的作用是将机器与基础牢固连接起来，以免在工作运转时发生位移和倾复。
垫铁的作用是承载机器重量、传递扭矩，是机器安装中找平找正所必须的组件。
1．脚地螺栓与基础的连接分为：
活动式和固定式两种。
2．安装时脚地螺栓的要求：
（1）地脚螺栓在安装前应将杠身上的油污清除（不包括丝扣），螺栓在孔内应是垂直状态，不允许有歪斜、回弯、偏置或放不到底的情况。
（2）带横销的地脚螺栓其横销长度应为螺栓直径的3倍，横销与螺栓应点焊。
（3）在安装带锚板的地脚螺栓前，应检查锚板支承面和筋条是否规整，不得有裂纹和其它影响强度的缺陷。
（4）地脚螺栓螺母在柠紧时应在地脚螺栓的混凝土达到设计强度的75%以上后拧紧，拧紧时注意次序对称、使力均匀并循序分几次完成。
3．地脚螺栓的偏差处理
（1）中心距偏差处理：
当偏差超出允许值太大时，可先用凿子凿去螺栓四周混凝土，深度为（8~15）倍螺栓直径，然后用气加热至850度左右，再校正并在弯曲处焊上钢板防止拉直，焊接加强条，处理好后补灌混凝土。
（2）标高偏差处理：
螺栓的标高过高可割去一部分，并重新加工出螺纹；
标高过低（差数不大于15mm）时，可对螺栓进行加热拉长，再对直径缩小处焊接加强条。
（差数大于15mm）时可将螺栓切断重新焊加一段螺栓并焊接4根加强条，焊接加强条，处理好后补灌混凝土。
（3）螺栓活拔的处理：
在拧紧螺母时，如用力过猛可能将地脚螺栓从基础中拔起来的现象叫活拔。
其处理方法为将螺栓腰部的混凝土凿去，在螺栓上焊接两条U型钢筋后补灌混凝土。
4．垫铁：
1．在安装前必须放置垫铁，其目的为：
1）便于调整机身水平；
2）可将重量通过垫铁均匀的传递到基础上去；
3）便于二次灌浆。
2．垫铁的放置要求：
1）支承机器的垫铁和尺寸可按其对基础表面的压力为25~40kg/㎡；
2）为便于调整垫铁要露出设备底座外边缘25~30mm；
3）垫铁与地脚螺栓应相距1~2个螺栓直径距离；
4）放置垫铁时厚的在下薄的在上面，而最薄的应在中间；
5）垫铁各层之间，机体与垫铁之间应均匀接触良好，不得有间隙；
6）在机器找平后应将垫铁组点焊在一起，以免工作时松动。
3．垫铁的布置原则：
1）在每个地脚螺栓的两旁；
2）在主要的受力部位下面；
3）在机器的立筋下和机器的四角部位；
4）沿机座周边每隔400mm左右放置一组。
第二节、离心式压缩机的整体安装
一、机组就位、找平找正
1．机组就位前离心式压缩机的底座必须清除油垢、油漆、铸沙、铁绣等，机器的法兰孔应加设盲板，以免异物掉入。
2．位于机器下部与机器连接的设备，应试压检验合格后先吊装就位，并初步找正。
3．机组就位前必须首先确定供机组找平的基准机器，先调整固定基准机器，再以其轴线为准，调整固定其余机器。
基准机器的确定，一般按以下要求：
1）以制造厂规定的安装基准机器。
2）以重量大，调整困难的机器为安装基准机器。
3）机器多、轴系长时，宜选择安装在中间位置的机器为基准安装机器，以便于整个机组的调整。
4）条件相同时，优先选择转速高的机器为基准安装机器，可节省调整时间。
4．脊柱中心线应与基础中心线一致，起偏差不应大于5mm。
基准机器的安装标高，其偏差不应大于3mm。
5．纵横向水平以轴承座、下机壳中分面或制造厂给出的专门加工的面上进行测量。
机组的纵向水平度的允许偏差：
基准机器的安装基准部位应为0.02~0.05mm/m,其余机器必须保证联轴器对中要求.横向水平度偏差不应大于0.10mm/m。
6、机组联轴器对中
1）离心压缩机转速高，对联轴器的对中要求严。
联轴器表面应光滑，无毛刺、裂纹等缺陷。
2）采用千分表测量时，表的精度必须合格，表架应结构坚固，重量轻，刚性大，安装牢固，无晃动。
3）垫片应清洁、平整，无折边、毛刺等。
必须按照制造厂提供的找正图表或冷对中数据进行对中。
联轴器对中允许偏差应符合下表；
联轴器对中允许偏差mm
转速HZ
千分表位置
联轴器型式
≤100
＞100
径向
端面
齿式
0.08
0.04
0.05
0.03
弹性、膜式
0.06
0.02
刚性
0.01
二、基础二次灌浆
1、基础二次灌浆前应检查和复测联轴器的对中偏差和端面间距是否符合要求。
复测机组各部滑销、立销、锚爪、联系螺栓的间隙值，检查地脚螺栓是否按要求全部紧固。
用0.25~0.5kg的手锤检查垫铁应无松动。
垫铁两侧层间用定位焊固定。
复测后在24小时内进行灌浆。
2、二次灌浆前，基础表面应清除油污，用水清洗干净，保湿12小时。
用无收缩或微膨胀混凝土灌浆其标号应高于基础标号1~2级。
第三节现场组装的离心压缩机安装
一、轴承装配
离心压缩机轴承的装配应按下列要求和顺序进行：
1、轴承装配前应进行外观检查。
轴瓦合金不得有脱壳、分层、裂纹、孔洞、重皮、夹渣、班痕等缺陷。
2、可倾瓦、薄壁瓦轴承间隙及接触面积是由机加工保证的，不应进行刮研。
3、径向轴承的瓦背与轴承座空应紧密贴合，用涂色法检查厚壁瓦的接触面积应大于50%；
可倾瓦、薄壁瓦、球面瓦的接触面积应大于75%。
4、轴瓦与轴承座以及轴承盖之间的过盈量应符合下表规定
轴瓦过盈量表
序号
过盈量（mm）
1
圆筒形瓦
0.03~0.07
2
椭圆形瓦
0.02~0.05
3
多油楔圆形瓦
0.02~0.04
4
可倾瓦
0.01~0.03
5
球面综合推力瓦
0.03~0.05
6
球面瓦
—0.06~—0.02
5、轴瓦与轴颈接触应均匀。
可用涂色法检查，其轴向接触长度应大于80%。
6、用压铅法或千分表抬轴法测量径向轴承间隙并做好记录,应符合下表规定.
轴承间隙（mm）
顶间隙值a
側间隙值b
a=（1.8~2.5）d‰
b=1/2a
a=（1.5~2）d‰
b=（1~1.5）a
多油楔瓦
a=（1.5~1.9）d‰
a=（1.4~2）d‰
注:
d—轴颈直径
7、可倾瓦的瓦块厚度差不应大于0.01mm。
装配后瓦块能自由摆动，不得有卡涩现象。
8、厚壁瓦可倾瓦口接触应严密。
自由状态时，用0.05塞尺塞不进。
9、推力轴承的同组瓦块厚度差不应大于0.01mm。
10、推力轴承调整垫应平整，各处厚度茶应小于0.01mm，数量不超过2块；
推力轴承与推力盘应均匀接触，用涂色法检查接触面积不应小于75%。
11、测量推力轴承间隙，应在上下两半推力瓦、定位环和上下两半瓦套固定后进行。
推力轴承的间隙为0.25~0.60mm。
二、机壳与隔板的安装
1、机壳的检查安装
1）机壳安装前进行仔细外观检查，不得有裂纹、夹渣、气空铸沙和损伤等缺陷，必要时进行无损探伤。
2）壳体的水平或垂直剖分面应好无损，自由结合间隙不应大于0.08mm，或每隔一棵螺栓拧紧后间隙不应大于0.03mm。
3）机壳支承面与底座接触面间隙应小于0.03mm
4）轴承座底面与机壳支承面间隙应小于0.05mm
2、联系螺栓、滑动键的安装要求
联系螺栓、滑动键的间隙及膨胀方向应符合技术文件要求。
3、隔板的检查与安装
1）隔板铸件不得有裂纹、气孔、未浇满和夹层等缺陷，扩压器和回流器的导叶应光滑无损。
2）隔板装进机壳时应自由滑入槽中，无卡涩现象。
3）上下两
升级会员 